在正常本底环境中,宇宙射线是环境天然辐射的主要组成部分,约占天然本底辐射外照射剂量率的40%,随着地表海拔高度增加,宇宙射线对外照射的贡献也持续增加。γ外照射测量仪表对宇宙射线的响应存在较大差异,因此在进行γ辐射剂量率测量时有必要扣除测量仪表对宇宙射线的响应部分,以尽可能降低测量误差,使各监测数据有可比性[1-4]。
为不断提升全省辐射环境监测网络监测技术水平和能力,确保省网监测数据和信息的准确可靠,根据2018年全省辐射环境监测任务的要求,浙江省辐射环境监测站于2018年9月4—6日在宁波组织开展了全省辐射环境监测网络γ辐射剂量率和宇宙射线响应测量比对工作。全省各地市环境监测(中心)站,以及特邀单位中核核电运行管理有限公司、三门核电有限公司和浙江国辐环保科技有限公司等15家单位参加了此次比对。
1 材料与方法 1.1 监测点位各单位辐射监测技术人员使用不同类型的γ辐射剂量率仪分别在不同类型的环境中,在同一时间、同一监测点位进行测量和比较。按照《环境地表γ辐射剂量率测定规范》[5],选取了5个监测点位,其中宇宙射线响应监测点位[6-8]1个,原野监测点位1个,道路监测点位1个,室内监测点位1个,高剂量率监测点位1个(室内测点加源情况),室外测量点位选择距离高大建筑物30 m以上,地势平坦、开阔、无积水的地表上[9],详见表1。
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表 1 监测点位基本情况 Table 1 The basic situation of measuring points |
参加本次比对的单位有:浙江省辐射环境监测站、全省各地市环境监测(中心)站、义乌市环境保护监测站、以及特邀单位中核核电运行管理有限公司、三门核电有限公司和浙江国辐环保科技有限公司等15家单位。
1.3 测量仪器参加本次比对的仪器共计为33台,均在检定有效期限内,分属3种不同类型,基本情况见表2。
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表 2 参加比对仪器的基本情况 Table 2 The basic situation of instruments participated in the intercomparison measurements |
比对结果以所测点位的γ辐射空气吸收剂量率为最终结果,原始数据通过下述方法计算最终结果。
$ {{D_{\text{宇}}} = {K_1}{K_2}{R_{{\text{水}}}}} $ | (1) |
$ {D = {K_1}{K_2}{R_{{\text{陆 }}}} - {K_3}{D_{\text{宇}}}} $ | (2) |
式中D宇—宇宙射线响应测点的环境空气吸收剂量率,nGy/h;D—陆地测点扣除宇宙射线响应后的环境空气吸收剂量率,nGy/h;R水—仪器在水面宇宙射线响应测量时读数值;R陆—仪器在陆地测量时读数值;K1—仪器测量量与空气吸收剂量率的转换因子(测量量为空气比释动能率时,该因子取1;测量量为照射量率时,该因子取8.76 nGy·h−1/μR·h−1[10];测量量为周围剂量当量率且刻度源为137Cs时,该因子取1/1.20 nSv·h−1/ nGy·h−1);K2—仪器刻度系数或校准因子(取检定或校准证书中环境辐射能量段的刻度或校准系数,若有不同剂量率水平的刻度,取水平最相近的刻度结果);K3—宇宙射线屏蔽校正因子(原野、道路取1;楼房取0.8)。
陆地监测点位在扣除宇宙射线响应时忽略地理位置和海拔的差异,取宇宙射线监测点位处的读数值近似为当前监测点位的宇宙射线响应值[11](不受屏蔽情况)。
2 结 果所有参加比对仪器宇宙射线响应的测量结果、原野监测点位的测量结果、道路监测点位的测量结果、室内监测点位的测量结果和室内高剂量监测点位的测量结果见图1~图5。
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图 1 宇宙射线响应的测量结果 Figure 1 Measurement results of cosmic ray response |
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图 2 原野监测点位的γ辐射空气吸收剂量率测量结果 Figure 2 Measurement results of the γ radiation air absorbed dose rate in the fields |
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图 3 道路监测点位的γ辐射空气吸收剂量率测量结果 Figure 3 Measurement results of theγ radiation air absorbed dose rate on the road |
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图 4 室内监测点位的γ辐射空气吸收剂量率测量结果 Figure 4 Measurement results of theγ radiation air absorbed dose rate indoor |
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图 5 室内高剂量监测点位的γ辐射空气吸收剂量率测量结果 Figure 5 Measurement results of theγ radiation air absorbed dose rate at the high dose monitoring points indoor |
由图1可见,3种不同类型的仪器对宇宙射线的响应值差异较大,同类型的仪器响应值一致性较好;FH40G + FHZ672E-10对宇宙射线的响应值较小,这与探头采用本底扣除技术(NBR—natural background rejection)有关;而RSS-131ER等高压电离室对宇宙射线的响应值较大,根据理论分析,该响应值能够比较真实地反应监测点位的宇宙射线水平。由于对不同类型的仪器测量结果进行了整合,5个监测点位数据的弥散程度都较大。
考虑到不同类型的仪器宇宙射线响应值不具可比性,因此只对原野监测点位、道路监测点位、室内监测点位和高剂量监测点位进行评价。比对结果评价采用《能力验证结果的统计处理和能力评价指南》(CNAS—LG02:2014)中推荐的四分位数稳健Z比分数进行评价[12-14]。稳健Z比分数法:
$ Z=\frac{X-M}{0.7413\times IQR} $ | (3) |
式中X—参加比对单位的测量结果;M—中位值;IQR—四分位间距。
数据的统计判定采用Z比分数评价。
为了便于对仪器进行综合评价,对同一台仪器在不同监测点位的Z比分数值计算均方根
$ \stackrel{-}{Z}=\sqrt{\dfrac{{\displaystyle\sum }_{i}{{Z}_{i}}^{2}}{n}} $ | (4) |
式中n为仪器参与测量的监测点位个数。
所有仪器在各监测点位评价值的计算结果见表3,Z比分数值和综合
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表 3 所有仪器在各监测点位的评价值 Table 3 Evaluation values of all instruments at each monitoring point |
所有仪器Z比分数值和综合
可以看出,所有参加比对仪器的结果均可以接受。
3 讨 论本次比对采用稳健Z比分数法进行评价,不同类型仪器结果的整合导致各监测点位数据的弥散程度较大,标准IQR值较大,稳健Z比分数的绝对值均不大于2,评定结果均为满意。
此次比对宇宙射线响应测量值的结果较为满意,主要是因为租用游船事前移除了压舱石,减小了压舱石对监测结果的影响,但游船材质为玻璃钢,相比于木船使得测量结果略偏大。
本次比对,大部分单位的仪器性能良好,个别单位的仪器校准因子较大,测量结果偏差较大,虽然评价结果均为满意,但个别仪器已达评价临界值。
为进一步提高各单位辐射监测技术水平和能力,确保省网监测数据和信息的准确可靠,根据本次比对反映出的问题,提出以下几点建议:
1)开展比对工作时,在场地及辅助设备的选择上,应综合考虑各方面因素,尤其是木船自身材质的影响,尽量将外界的客观影响降到最低;
2)部分成员单位部分仪器校准因子偏差较大,建议仪器返厂检修、重新设置并及时送计量院重新检定或校准,同时加强日常的保养维护和性能检查,确保使用时仪器能够正常工作;
3)开展氡及其子体测量,扣除其对测量结果的贡献。
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表 4 Z比分数值及评价结果 Table 4 Zscore values and evaluation results |
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表 5 所有仪器Z比分数值和综合
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